王玲

【摘 要】GPON 技术具备的高分光比特点能够降低各运营商 ODN网络环节的建设成本，高带宽的优势，为满足未来 5 ～ 10 年的接入带宽需求提供了保证，是当前全面选用 GPON 进行建设的重要原因。由于 GPON 具备了持续发展的基础，相信具备高带宽、低成本等诸多优势的 GPON 技术将逐步成为中国联通光纤接入网建设的主力军，支撑中国联通宽带业务持续稳步发展。

【关键词】FTTH；GPON；光纤接入网

GPON标准的制订考虑了对传统TDM业务的支持，继续采用 125s固定帧结构，以保持8K定时延续。为了支持ATM等多协议，GPON定义了一种全新的封装结构GEM（GPON encapsulation method），可以把ATM和其它协议的数据混合封装成帧。对各种业务类型都能提供相应的服务质量保证。从设备侧来看，全球排名前10的PON设备厂家中，有9家做GPON，而做EPON的只有4家，并且没有一家是只做EPON。从运营商方面来看，全球排名前10的有线运营商中，9家支持GPON，还有两家同时支持GPON和EPON，即中国电信和中国联通。

随着各通信运营商对运营支撑系统的不断完善，针对光网络系统相关业务的受理施工、网管集中监控系统等业务支撑平台，不断进行优化升级。目前很多省份均已完成上层OSS系统与设备网管的对接工作，根据省公司的统一部署，信阳联通在近年来通过一系列的前后台业务维护支撑系统的升级改造，实现了从早期的PSTN网到 DSLAM和GPON/EPON统一的自动业务开通、告警监控等功能，在生产维护上很大程度地降低了各级运维人员管理维护多种设备的难度，为将来FTTH的大范围推广提供了维护平台。

1.GPON基本原理与结构

1.1 GPON基本原理

GPON采用点到多点的拓扑结构，现双向数据传输。一套典型的EPON方式实，下行采用广播方式、上行采用TDMA系统由OLT、ONU/ONT、POS/ODN组成。

OLT放在中心机房（CO，Centra1Office），它可以是一个LZ交换机或者L3路由器。在下行方向，它提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向，OLT提供了GE接口、10/100Base-T、10GBase-X、EI、STMI等接口标准，OLT通过支持El接口来实现传统的TDM话音的接入。

GPON数据下行时，OLT将数据包广播传输给PON上所有的ONU，每个包携带一个具有传输到目的地ONU标识符的信头；此外，有些包可能要传输给所有的ONU，或者指定的一组ONU，当数据到达ONU时，它接收属于自己的数据包，丢弃其他的数据包。GPON数据上行时，利用TDMA技术，多个ONU的信号在经过不同长度的光纤传输后，进入光分配器的共用光纤，占据分配给它的指定时隙，以避免发生相互碰撞干扰。

ONU/ONT（区别为ONT直接用户网络，ONU与用户之间还有其它的网络连接）放在用户驻地侧CPE，GPON中的ONU主要采用以太网协议，实现ONU对用户数据的透明传送。OLT到ONU之间可实现高速的数据转发。ONU/ONT的主要功能：（l）选择接受OLT发送的广播数据。（2）响应OLT发出的测距及功率控制命令，并做出相应的调整。（3）提供多业务接口，对用户的以太网数据进行缓存，并在OLT配备的发送窗口中向上行方向发送。（4）在部分ONU中实现了成本低廉的以太网二层交换甚至是三层路由的功能这种类型的ONU可以通过堆叠来为多个最终用户提供很高的共享宽带。

1.2 GPON帧结构

由于采用GFP映射，GPON的传输汇聚层本质上是同步的，并使用标准SDH的125ps帧，因而使得GPON可以直接支持TDM业务。一个物理层帧中可以包含多个ONT的GEM的帧，不论是上行帧还是下行帧；帧中分两部分：帧头和净荷。帧中信息有两种，一是数据信息，二是控制信息；其中控制信息又分为OMCI、EOAM，PLOAM，数据信息都是在净荷中，而控制信息有的在净荷中，有的在帧头中。下行帧的净荷部分只有两种：ATM信元、GEM信元。上行帧的净荷部分有三种：ATM信元、GEM信元、DBA帧。

1.3业务承载能力

在GPON系统中，其业务承载主要分为三层：GTC、GEM、Ethernet/TDM。

GTC层主要负责GEM帧的传输，完成GEM帧的成帧和适配处理，以及上行业务的QoS和下行数据安全性保证。其主要传送数据的控制单元是T-CONT。

GEM层通过GEMPort来标识ONU/ONT不同的业务流，每个GemPort即可以承载单业务，也可以支持承载多业务方式。所有的业务转发和QoS处理均基于GEMPort承载的每个业务流来处理，GEMPort可以仅做为标识用户业务流的逻辑承载管道。在GEMPort支持多业务的方式下，可以解决ONU/ONT不能对用户业务进行精细流分类问题，即使ONU/ONT使用一个GEMPort把所有的用户业务流发送给OLT，OLT也能对用户业务流重新进行分类识别，并进行相应的转发和QOS处理。同时，这种多业务方式可以将OLT和ONU/ONT的业务配置完全分离开，两者之间在配置操作上没有约束关系，极大降低系统处理的复杂度。

2.GPON的关键技术

2.1 OBA技术

在GPON系统中，OLT通过向ONT发送授权信号来控制上行数据流。PON结构需要一个有效的TDMA机制控制上行流量，这样来自多个ONT的数据包在上行过程中不会发生碰撞。然而，使用基于碰撞的机制需要在PON的无源ODN里管理QOS，这在物理上是不可能实现的，或者需要承受效率的严重损失。鉴于这些问题，管理上行GPON流量的机制一直是GPON流量管理标准化过程中的首要关注焦点。这便促使ITU-TG.983.4推荐标准的发展，该标准定义了用于管理上行PON流量的动态带宽分配（DBA）协议。

2.2层次化技术

GPON作为新一代的光接入设备，具有高速率、多业务的特点。GPON在组网方式上主要以树型拓扑结构为主（包括星型和链型），网络业务开通后，数据的转发路径基本固定。在上行方向，由于是低速线路的流量汇聚到高速线路上，在没有流量收敛的场合，将不会出现拥塞，因此可以不考虑QOS处理的问题；对于有流量收敛的场合，可以通过在每个节点进行简单的优先级或WRR调度，来保证业务的QOS，如在ONU节点，可以通优先级调度，保证IAD的流量优先转发，在OLT节点，可以通过WRR调度，来实现ONU之间“公平地”占用带宽资源。在下行方向，由于是高速线路的流量转发到低速线路上，如果不进行QOS处理，将可能出现拥塞，从而导致承载业务的QOS不能够得到保证。如果BRAS/路由器能够根据报文的转发路径和从BRAS/路由器到终端的所有链路的承载能力，对报文在接入网中的转发过程中是否会出现拥塞进行“预知”，并采取相应的QOS处理。

2.3 TDMOGEM技术

针对GPON的定长帧传输特点，TDM在GPON线路上承载具有天然优势。TDMOGEM的实现是将TDM帧直接封装到GEM帧中进行传输。在GPON线路上给封装有TDM帧的GEM给与最高的优先级，保证TDM的传输质量。在同步方面，系统采用统一的SK时钟进行全网同步。

【参考文献】

[1]付晓松.EPON/GPON技术发展与应用[J]电信技术，2004，（09）.